衝撃強度の評価と衝撃材料試験法

企業において機械設計に従事されている技術者などを対象に、耐衝撃性を考慮した設計に必要な基本的知識と問題解決のためのアプローチについて説明する。衝撃設計に必要な各種工業材料の動的応力 – ひずみデータを紹介するとともに、各種の衝撃試験法の原理と方法について、ビデオ映像やアニメーションを用いて視覚的に解説する。

1. 材料の力学的特性入門
   1. 材料試験法
   2. 材料の引張応力 – ひずみ特性
   3. 延性と脆性、吸収エネルギー
   4. 公称応力 (ひずみ) と真応力 (ひずみ) の関係
   5. 流動応力のひずみ速度依存性と温度依存性について
2. 衝撃工学の基礎 (剛体の場合)
   1. 力積・入力エネルギーの概念
   2. 動的増幅率 (衝撃荷重の大きさを表す) とは?
   3. 落下解析への取組み方:落下試験の1自由度ばね – 質量モデルによる簡易解析
3. 衝撃応力の評価と材料試験法
   1. 衝撃荷重・応力の簡便評価法
   2. 応力波の伝播に基づく評価法
4. 初等一次元弾性波の伝播理論
   1. 縦弾性波の伝播 – 波動方程式 (可視化ビデオ)
   2. 縦弾性波の不連続部での反射と透過 (アニメーション)
   3. 棒内の弾塑性波の伝播 (アニメーション)
5. 材料の衝撃試験法
   1. 衝撃試験法の標準規格 (ISO 26203) について
   2. シャルピー試験法、高速油圧サーボ試験法、落錘式試験法
   3. ホプキンソン棒法の原理 (圧縮と引張)
6. ホプキンソン棒法による動的圧縮・引張応力 – ひずみ関係の測定例の紹介
   1. 金属材料:炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、アルミ合金、アルミ鋳物合金、マグネ合金
   2. 高分子材料:PA – 6 (ナイロン – 6) 、PC (ポリカーボネイト)
   3. 高分子基複合材料:GFRP、CFRP
   4. 土木材料:コンク – ト
7. 高速変形測定法
   1. 高速ビデオカメラの種類と特徴
   2. 衝撃圧縮試験片 (PA – 6) の高速変形過程の撮影例
   3. 衝撃引張試験片 (黒鉛材) の高速変形破壊過程の撮影例
8. 汎用衝撃解析コードに使用される構成式について
   1. 構成式とは何か?
   2. Johnson – Cook 構成式, Zerilli – Armstrong 構成式の説明 (事例:銅と純鉄)
   3. Taylor impact test の数値シミュレーション (AUTODYN) による構成式の精度検証